JPH10277121A - 炭酸泉の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定濃度の炭酸泉を簡単に家庭等で製造する
ことができる方法の提供。 【解決手段】 炭酸ガス溶解器で生成した炭酸泉のｐＨ
を測定し、ｐＨ測定値と原水のアルカリ度の値とから生
成炭酸泉の炭酸ガス濃度データを演算し、炭酸ガス濃度
データが目標炭酸ガス濃度値となるように炭酸ガス溶解
器への炭酸ガス供給量を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生理的に効果のあ
る炭酸泉が、所定の炭酸ガス濃度の炭酸泉として家庭等
で容易に得られる炭酸泉の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭酸泉は優れた保温作用があることか
ら、古くから温泉を利用する浴場等で用いられている。
炭酸泉の保温作用は、基本的に、含有炭酸ガスの末梢血
管拡張作用により身体環境が改善されるためと考えられ
る。また炭酸ガスの経皮進入によって、毛細血管床の増
加及び拡張が起こり、皮膚の血行を改善する。このため
退行性病変及び末梢循環障害の治療に効果があるとされ
ている。

【０００３】このように炭酸泉が優れた効能を持つこと
から、これを人工的に調合する試みが行われてきた。例
えば浴槽内に炭酸ガスを気泡の形で送り込む方法、炭酸
塩と酸とを反応させる化学的方法、タンクに温水と炭酸
ガスとを一定期間加圧封入する方法等の方法により炭酸
泉を得ていた。また、特開平２−２７９１５８号公報に
は中空糸半透膜を通じて炭酸ガスを供給し、水に吸収さ
せる方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】現在市販されている炭
酸泉の製造装置では、炭酸泉の炭酸ガス濃度を測定して
これを制御するようなものは知られていない。これは、
比較的炭酸ガス濃度の低い領域、例えば１００〜１４０
ｐｐｍという範囲で使用されていることが一因である。
しかし、炭酸ガス濃度によって炭酸泉の効能がやや異る
ため、もう少し高い濃度の炭酸泉を得たい場合や、より
低い濃度の炭酸泉を得たい場合がある。

【０００５】水中に溶解した炭酸ガスの濃度を測定する
装置としては、従来より幾つかのものが知られている。
流通型の炭酸ガス濃度計は、炭酸ガス電極と炭酸ガス濃
度指示計で構成されているが、電極の隔膜と内部液の交
換が１〜３月毎に必要となりそのメンテナンスに手間が
かかるとともにやや高価でもあるため、炭酸泉の製造装
置に用いる測定装置としては実用性に欠ける。また、炭
酸飲料の製造装置で使用されているような熱伝導度検出
型の炭酸ガス濃度計は極めて高価であり、炭酸泉の濃度
測定には不向きである。

【０００６】浴槽内の炭酸ガス濃度を一定に保つため
に、浴槽内にｐＨセンサーを設置して炭酸ガス溶解器へ
の炭酸ガス供給量を調節する方法が特開平８−２１５２
７０号公報で知られているが、浴槽内で炭酸泉中へ溶解
する不純物あるいは原水の水質の影響によって、浴槽内
の炭酸泉のｐＨと炭酸ガス濃度との間には必ずしも一義
的な関係が成立しない。そのため、この方法により浴槽
内の炭酸ガス濃度を特定の目標値にすることは困難であ
る。

【０００７】本発明の目的は、特定濃度の炭酸泉を簡単
に家庭等で製造することができる方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、炭酸
ガス溶解器へ炭酸ガスを供給して原水中に炭酸ガスを溶
解させ炭酸泉を製造する方法において、炭酸ガス溶解器
で生成した炭酸泉のｐＨを測定し、このｐＨ測定値と原
水のアルカリ度の値とから生成した炭酸泉の炭酸ガス濃
度データを演算し、該炭酸ガス濃度データが予め設定し
た目標炭酸ガス濃度値となるように炭酸ガス溶解器への
炭酸ガス供給量を調節することを特徴とする炭酸泉の製
造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明をより詳
細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の炭酸泉の製造方法を示す
フローシートの一例である。水道水等の原水を加熱して
得た温水が電動弁１、プレフィルター２を経て温水タン
ク３で貯えられ、そこから送水ポンプ４により温水中の
ゴミをトラップするチェックフィルター５を経て炭酸ガ
ス溶解器６へ導かれる。炭酸ガスは、炭酸ガスボンベ７
から減圧弁８、開閉弁９および炭酸ガス供給量調節手段
としての調節弁１０を経て炭酸ガス溶解器へ供給され
る。この例で用いた炭酸ガス溶解器は、中空糸膜が配設
された膜モジュールを内蔵して構成されたもので、炭酸
ガスは溶解器内で中空糸膜の外表面へ導かれ、ここで中
空糸膜の中空部を流れる原水と中空糸膜の膜面を介して
接触して原水中に溶解し、原水は炭酸泉となり、炭酸ガ
ス溶解器から排出される。

【００１１】膜モジュールが配設された炭酸ガス溶解器
を用いて、膜面を介して炭酸ガスを溶解させる構成とす
ると、気液接触面積を大きくとることができ、高い効率
で炭酸ガスを溶解させることができる。このような膜モ
ジュールとしては、中空糸膜モジュール、平膜モジュー
ル、スパイラル型モジュール等が使用できる。中でも中
空糸膜モジュールは、最も高い効率で炭酸ガスを溶解さ
せることができる。

【００１２】このようにして炭酸ガス溶解器で生成した
炭酸泉は、ｐＨセンサー１１によりそのｐＨが測定され
る。炭酸泉中の炭酸ガス濃度と炭酸泉のｐＨは、一定の
関係を有するが、ｐＨの値により炭酸泉中の炭酸ガス濃
度を一義的に求めることはできない。すなわち、図２に
示すように原水のアルカリ度によって炭酸ガス濃度と炭
酸泉のｐＨの関係は大きく変化する。このため、本発明
の方法では、ｐＨセンサーで測定した生成炭酸泉のｐＨ
値と、原水のアルカリ度の値とを演算器へ入力し、ここ
で図２に示したアルカリ度とｐＨ値との関係を利用して
炭酸ガス濃度データを演算により求め、これを出力させ
る。

【００１３】原水のアルカリ度は、原水が水道水等の一
定の水源から得られる水であれば一般的には経時的にそ
れほど変動する値ではない。したがって、炭酸泉の製造
装置を設置してこれを稼動させる前に、一度原水のアル
カリ度を測定しておけば以降はその値を使用することが
できる。もちろん炭酸泉の製造装置の使用の都度原水の
アルカリ度を測定してその値を演算器へ入力してもよ
い。なお、本発明にいうアルカリ度は、原水中に含まれ
るＯＨ^-、ＣＯ₃ ^2-、ＨＣＯ₃ ^-等の酸を消費する成分の含
有量を表示する方法の一つであり、ｐＨ４．８アルカリ
度（Ｍアルカリ度）の採用が好ましい。

【００１４】本発明ではこのようにして演算により求め
た炭酸泉の炭酸ガス濃度データを、炭酸泉製造装置の運
転開始前に予め入力しておいた使用者が所望する目標炭
酸ガス濃度と比較し、目標炭酸濃度の炭酸泉が生成する
ように炭酸ガス溶解器への炭酸ガスの供給量を調節す
る。ガス供給量の調節には各種の方式が採用でき、本実
施例ではガス流量調節弁１０を用いたが、圧力調整弁で
制御してガス供給量を調節することもできる。

【００１５】ｐＨセンサーは、通常は炭酸ガス溶解器の
出口の近傍に設置し、制御の外乱要因となるものの影響
を排除することが好ましい。しかし、ｐＨセンサーは設
置位置にかかわらず被測定液による汚れ等により測定精
度が経時的に低下するため、定期的に校正することが好
ましい。特に、炭酸ガス濃度データの誤差を数％程度に
抑えるためには、ｐＨセンサーでの測定ｐＨ誤差を±
０．０５以内に抑える必要がある。そのためには、ｐＨ
センサーの校正を１〜２週間に一度の頻度で実施するの
が好ましい。

【００１６】ｐＨセンサーの校正を行うには、まず、電
動弁１２、電動三方弁１３を閉じ電動弁１４を開放して
ｐＨセンサーホルダー部の液（炭酸泉）を排出した後、
弁１４を閉じｐＨ４の標準液を標準液タンク１５からホ
ルダー部へ送液して充満させてｐＨ４での校正を実施す
る。その後弁１４を開放してｐＨ４の標準液をホルダー
部から排出した後、弁１４を閉じ今度はｐＨ７の標準液
を標準液タンク１６からホルダー部へ送液して充満させ
ｐＨ７での校正を実施する。このようにして、二つの異
なるｐＨ値での校正を実施することでｐＨセンサーの校
正が完了する。この際、標準液タンクのベント部には電
磁弁１７、１８を設け、通常時は外気と遮断し、標準液
の劣化を防止するのが好ましい。

【００１７】炭酸ガス溶解器９に用いられる中空糸膜と
しては、ガス透過性に優れるものであれば各種のものが
用いられ、多孔質膜でも非多孔質膜でもよい。多孔質中
空糸膜を用いる場合には、その表面の開口孔径が０．０
１〜１０μｍのものが好ましい。最も好ましい中空糸膜
は、薄膜状の非多孔質層の両側を多孔質層で挟み込んだ
三層構造の複合中空糸膜であり、その具体例として例え
ば三菱レイヨン（株）製の三層複合中空糸膜（ＭＨＦ、
商品名）が挙げられる。図３はこのような複合中空糸膜
の一例を示す模式図であり、１９は非多孔質層、２０は
多孔質層である。

【００１８】ここで、非多孔質層（膜）とは、気体が膜
基質への溶解・拡散機構により透過する膜であり、分子
がクヌッセン流れのように気体がガス状で透過できる孔
を実質的に含まないものであればいかなるものでもよ
い。非多孔質膜を用いることにより、任意の圧力でガス
が炭酸泉中に気泡として放出されることなくガスを供
給、溶解でき、効率よい溶解ができると共に任意の濃度
に制御性良く、簡便に溶解できる。また、多孔質膜の場
合に稀に生じるような温水が細孔を経てガス供給側に逆
流するようなことはない。三層構造の複合中空糸膜は、
非多孔質層がガス透過性に優れたごく薄膜状のものとし
て形成され、これが多孔質層により保護されて損傷を受
け難く形成されているので好ましい。また、気泡として
炭酸泉中に放出される炭酸ガスが少ないので、ｐＨの測
定が精度良く実施できる。

【００１９】中空糸膜の膜厚は１０〜１５０μｍのもの
が好ましい。１０μｍ未満では膜の強度が不十分となり
やすく、また１５０μｍを超えると炭酸ガスの透過速度
が低下し溶解効率が低下しやすい。三層構造の複合中空
糸膜の場合には、非多孔質膜の厚みは０．３〜２μｍが
好ましい。０．３μｍ未満では、膜の劣化が生じやす
く、その場合にリークが発生する。また、２μｍを超え
ると炭酸ガスの透過速度が低下し溶解効率が低下しやす
い。

【００２０】中空糸膜の膜素材としては、シリコーン
系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド
系、ポリイミド系、ポリスルフォン系、セルロース系、
ポリウレタン系等が好ましいものとして挙げられる。三
層構造の複合中空糸膜の非多孔質膜の材質としては、ポ
リウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−
メチルペンテン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチル
セルロース、ポリフェニレンオキサイド等が好ましいも
のとして挙げられ、特にポリウレタンが製膜性が良好
で、溶出物が少なくないため好ましい。

【００２１】中空糸膜の内径は５０〜１０００μｍが好
ましい。５０μｍ未満では中空糸膜内を流れる炭酸ガス
の流路抵抗が大きくなり炭酸ガスの供給が困難になる。
また１０００μｍを超えると、溶解器のサイズが大きく
なり、コンパクトにならない。炭酸ガス溶解器に中空糸
膜を使用する場合、炭酸ガスを中空糸膜の中空側に供給
し、外表面側に原水を供給して炭酸ガスを溶解させる方
法と、中空糸膜の外表面側に炭酸ガスを供給して中空側
に原水を供給して炭酸ガスを溶解させる方法とがある。
中空糸膜の外表面側に炭酸ガスを供給して中空側に原水
を供給して炭酸ガスを溶解させると、膜モジュールの形
態に係わらず温水中に炭酸ガスを高濃度で溶解させるこ
とができるため好ましい。

【００２２】図４は、本発明の炭酸泉の製造方法の他の
フローシートの例である。この例では、温水タンクを設
けずに送水ポンプ４と圧力タンク２３により温水を流し
ている。すなわち、炭酸泉の送水先の末端バルブを開く
と温水が流れ始め、この流れをフロースイッチ２１で検
知して、送水ポンプ４を自動的に起動させる。一方、末
端バルブを閉じると、送水ポンプ４は作動したままなの
で配管内の圧力は上昇するが、圧力タンク２３が圧力バ
ッファーとして機能し、所定の圧力上限値になると圧力
スイッチ２２が働き送水ポンプ４は停止する。

【００２３】また、中空糸膜を内蔵し、中空糸膜の中空
部に温水を流して炭酸ガスと接触させて溶解させる炭酸
ガス溶解器６には、逆流洗浄用の配管３１が設けられて
いる。プレフィルターを経た温水を溶解器６内の中空糸
膜の中空部に長時間流すと、中空糸膜中空部への供給口
にあたる中空糸膜のポッティング開口端部にスケールが
蓄積し、炭酸泉の生成流量が徐々に低下することが判明
した。しかし、このスケールは、炭酸ガス溶解器６内の
水流を逆向きに流してやれば比較的簡単に除去できるこ
とが見出された。すなわち、電磁弁１２を閉じ、開閉弁
２５を開き、三方弁２４を逆流洗浄用配管側へ開いて温
水を中空糸膜内で逆向きに流す。この逆流洗浄は、１〜
３ｋｇ／ｃｍ²程度の通常の水圧の水流を０．５〜３０
分程度流して実施でき、炭酸ガス溶解器の使用時間にも
よるが１〜４週に１回程度の頻度で実施するのが好まし
い。炭酸ガス溶解器の前のチェックフィルターに目のよ
り細かいフィルターを使用することによってもスケール
の付着を防止することができるが、圧損が大きくなり過
ぎて実用的ではない。

【００２４】炭酸ガス溶解器６には、中空糸膜の外側に
連通した部分にドレイン抜きが配設され、中空糸膜の中
空部から蒸発した水蒸気が中空糸膜外側部で凝縮して溜
まったドレインを必要に応じて開放弁２６を開いて外部
へ放出する。

【００２５】炭酸ガスの流量調整弁１０の上流側には過
流防止弁２７が配設され、炭酸ガスが何らかの原因によ
り漏れて過剰の炭酸ガスが流れた場合には、過流防止弁
２７が自動的に遮断し、炭酸泉製造装置の安全性が確保
される。

【００２６】炭酸ガス溶解器６の下流にはガス抜き弁２
８が配設され、製造された炭酸泉中に含まれる気泡状の
未溶解炭酸ガスを除去し、これを排水管に放出する。こ
のガス抜き弁２８には、一般の温水配管に通常使用され
ているものと同様なものが使用できる。気泡状の炭酸ガ
スは経皮吸収されにくいため、人体への炭酸泉効果はな
く、また、浴室の空気中の炭酸ガス濃度を低減させる点
からもガス抜き弁の設置は有効である。

【００２７】図４のその他の設備については図１の場合
と同様である。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００２９】実施例１ 図１に示したフローシートの装置を用いて炭酸泉を製造
した。炭酸ガス溶解器には、前述した三層複合中空糸膜
ＭＨＦを有効総膜面積２．４ｍ²で内蔵するものを使用
した。

【００３０】Ｍアルカリ度１６．０の水道水を４０℃に
加熱した温水を１０リットル／ｍｉｎで炭酸ガス溶解器
へ供給した。炭酸泉の目標炭酸ガス濃度を６００ｐｐｍ
に設定し、炭酸ガス溶解器で得られた炭酸泉のｐＨをｐ
Ｈセンサーで検知し、これと水道水のＭアルカリ度の値
を基にＣＰＵで演算して炭酸ガス濃度データを求め、こ
の濃度データが目標炭酸ガス濃度と一致するように炭酸
ガス流量調整弁の開度を制御して炭酸ガス溶解器へ炭酸
ガスを供給した。その結果、運転開始４分後に得られた
炭酸泉の炭酸ガス濃度を測定したところ、６１５ｐｐｍ
であり、目標炭酸ガス濃度にほぼ一致した炭酸泉が生成
していた。なお、炭酸ガス濃度は、東亜電波工業製のイ
オンメーターＩＭ４０Ｓ炭酸ガス電極ＣＥ−２３５で測
定した。

【００３１】

【発明の効果】本発明の炭酸泉の製造方法によれば、比
較的安価なｐＨ測定装置を使用して、目的の炭酸ガス濃
度の炭酸泉を簡便に家庭等で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炭酸泉の製造方法に用いる装置の一例
を示すフローシートである。

【図２】炭酸泉中の炭酸ガス濃度とｐＨと原水のアルカ
リ度との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の炭酸泉の製造方法に用いるのが好適な
三層構造の複合中空糸膜の模式図である。

【図４】本発明の炭酸泉の製造方法に用いる装置の他の
例を示すフローシートである。

【符号の説明】

１ 電磁弁 ２ プレフィルター ３ 温水タンク ４ 送水ポンプ ５ チェックフィルター ６ 炭酸ガス溶解器 ７ 炭酸ガスボンベ ８ 減圧弁 ９ 開閉弁 １０ 調節弁 １１ ｐＨセンサー １２、１４、２２、２３ 電磁弁 １３、２４ 電動三方弁 １５、１６ 標準液タンク １７、１８、２５、２６、２９、３０ 開閉弁 １９ 非多孔質層（膜） ２０ 多孔質層（膜） ２１ 圧力タンク ２７ 過流防止弁 ２８ ガス抜き弁 ３１ 逆流洗浄用配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭酸ガス溶解器へ炭酸ガスを供給して原
   水中に炭酸ガスを溶解させ炭酸泉を製造する方法におい
   て、炭酸ガス溶解器で生成した炭酸泉のｐＨを測定し、
   このｐＨ測定値と原水のアルカリ度の値とから生成した
   炭酸泉の炭酸ガス濃度データを演算し、該炭酸ガス濃度
   データが予め設定した目標炭酸ガス濃度値となるように
   炭酸ガス溶解器への炭酸ガス供給量を調節することを特
   徴とする炭酸泉の製造方法。
2. 【請求項２】 炭酸ガス溶解器が中空糸膜を内蔵して構
   成され、該中空糸膜が薄膜状の非多孔質層の両側を多孔
   質層で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜である請求項
   １記載の炭酸泉の製造方法。